DE60014622T2 - PROCESS FOR THE PREPARATION OF ALKYLAROMATES - Google Patents

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Abstract

The present invention provides a process for producing a monoalkylated aromatic compound, particularly ethylbenzene or cumene, in which a polyalkylated aromatic compound is contacted with an alkylatable aromatic compound in the liquid phase and in the presence of a transalkylation catalyst comprising TEA-mordenite having an average crystal size of less than 0.5 micron.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNGBACKGROUND THE INVENTION

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Alkylaromaten, insbesondere Ethylbenzol und Cumol.The The present invention relates to a process for the preparation of Alkylaromatics, in particular ethylbenzene and cumene.

Ethylbenzol und Cumol sind wertvolle Gebrauchschemikalien, die industriell für die Herstellung von Styrolmonomer beziehungsweise Phenol verwendet werden. Ethylbenzol kann mit einer Vielzahl von verschiedenen chemischen Verfahren hergestellt werden; ein Verfahren, das jedoch einen signifikanten kommerziellen Erfolg erreicht hat, ist die Dampfphasenalkylierung von Benzol mit Ethylen in der Gegenwart eines festen, sauren ZSM-5-Zeolithkatalysators. Beim kommerziellen Betrieb dieses Verfahrens werden die polyalkylierten Benzole, einschließlich sowohl polymethylierter als auch polyethylierter Benzole, die inhärent zusammen mit Ethylbenzol in dem Alkylierungsreaktor hergestellt werden, mit Benzol transalkyliert, um zusätzliches Ethylbenzol herzustellen, dass entweder zurück in den Alkylierungsreaktor geführt oder in einen separaten Transalkylierungsreaktor eingespeist wird. Beispiele für solche Ethylbenzolherstellungsverfahren sind in den US-A-3 751 504, US-A-4 547 605 und US-A-4 016 218 beschrieben.ethylbenzene and cumene are valuable commodity chemicals that are industrially used for manufacturing be used by styrene monomer or phenol. ethylbenzene Can be made with a variety of different chemical processes become; a process that, however, has a significant commercial success has reached is the vapor phase alkylation of benzene with ethylene in the presence of a solid, acidic ZSM-5 zeolite catalyst. In commercial operation of this process, the polyalkylated Benzenes, including both polymethylated and polyethylated benzenes, which are inherently together with ethylbenzene in the alkylation reactor, with Benzene transalkylated to additional Produce ethylbenzene that either returns to the alkylation reactor guided or fed to a separate transalkylation reactor. examples for such ethylbenzene manufacturing processes are disclosed in US-A-3,751,504, US-A-4 547 605 and US-A-4 016 218.

In letzter Zeit war die Aufmerksamkeit auf Flüssigphasenverfahren zur Herstellung von Ethylbenzol aus Benzol und Ethylen gerichtet, weil Flüssigphasenverfahren bei einer niedrigeren Temperatur als ihre Dampfphasen-Analoga betrieben werden und deshalb dazu neigen, zu geringeren Ausbeuten an Nebenprodukten zu führen. Zum Beispiel beschreibt die US-A-4 891 458 die Flüssigphasensynthese von Ethylbenzol mit Zeolith β, während die US-A-S 334 795 die Verwendung von MCM-22 bei der Flüssigphasensynthese von Ethylbenzol beschreibt.In Attention has recently been paid to liquid phase processes for production directed by ethylbenzene from benzene and ethylene, because liquid phase method operated at a lower temperature than their vapor-phase analogs and therefore tend to lower by-product yields respectively. For example, US-A-4,891,458 describes liquid phase synthesis of ethylbenzene with zeolite β, while US-A-5,334,795 discloses the use of MCM-22 in liquid phase synthesis of ethylbenzene.

Cumol wird seit vielen Jahren kommerziell durch die Flüssigphasenalkylierung von Benzol mit Propylen über einen Friedel-Crafts-Katalysator, insbesondere fester Phosphorsäure oder Aluminiumchlorid, hergestellt. In letzter Zeit haben sich jedoch Zeolith-basierte Katalysatorsysteme als aktiver und selektiver für die Propylierung von Benzol zu Cumol herausgestellt. Zum Beispiel beschreibt die US-A-4 992 606 die Verwendung von MCM-22 bei der Flüssigphasenalkylierung von Benzol mit Propylen.cumene has been commercially available for many years by the liquid phase alkylation of benzene with propylene over a Friedel-Crafts catalyst, in particular solid phosphoric acid or Aluminum chloride, manufactured. Lately, however, have become Zeolite-based catalyst systems as active and selective for propylation from benzene to cumene. For example, that describes US-A-4 992 606 discloses the use of MCM-22 in liquid phase alkylation of benzene with propylene.

Die US-A-5 453 554 beschreibt ein Verfahren zur Herstellung von aromatischen Verbindungen mit kurzkettigem Alkyl, wie Cumol und Ethylbenzol, durch Inkontaktbringen mindestens einer alkylierbaren aromatischen Verbindung, wie Benzol, mit einem Alkylierungsmittel mit 1 bis 5 Kohlenstoffatomen in der Gegenwart von MCM-56. Das Verfahren kann entweder in der flüssigen oder in der Dampfphase bewirkt werden, und polyalkylierte Nebenprodukte können durch Transalkylierung in dem Alkylierungsreaktor oder in einem separaten Reaktor in zusätzliches monoalkyliertes Produkt umgewandelt werden. Gemäß der US-A-5 453 554 kann der Transalkylierungskatalysator MCM-49, MCM-22, PSH-3, SSZ-25, Zeolith X, Zeolith Y, Zeolith β oder Mordenit sein. Bestimmte in der US-A-5 453 554 als geeignete Transalkylierungskatalysatoren zitierte Formen von Mordenit sind Säure-entaluminierter Mordenit, wie in der US-A-5 243 116 offenbart, und TEA-Mordenit, wie in der US-A-3 766 093 und der US-A-3 894 104 offenbart. Obwohl die US-A-3 766 093 und die US-A-3 894 104 bezüglich der Kristallgröße des dort hergestellten TEA-Mordenit nichts offenbaren, hat eine Wiederholung der Beispiele dieser Patentschriften gezeigt, dass das Mordenitprodukt vornehmlich große Kristalle mit einer Größe von mehr als 1 μm und typischerweise um 5 bis 10 μm ist.The US-A-5 453 554 describes a process for the preparation of aromatic Short chain alkyl compounds such as cumene and ethylbenzene, by contacting at least one alkylatable aromatic Compound, such as benzene, with an alkylating agent of 1 to 5 Carbon atoms in the presence of MCM-56. The procedure can either in the liquid or in the vapor phase, and polyalkylated by-products can by transalkylation in the alkylation reactor or in a separate reactor in additional be converted monoalkylated product. According to US Pat. No. 5,453,554, the transalkylation catalyst MCM-49, MCM-22, PSH-3, SSZ-25, zeolite X, zeolite Y, zeolite β or mordenite. Certain in US-A-5,453,554 are suitable transalkylation catalysts cited forms of mordenite are acid-dealuminated mordenite, as disclosed in US-A-5,243,116, and TEA-mordenite as disclosed in US-A-3,766,093 and US Pat US-A-3,894,104. Although US-A-3,766,093 and US-A-3 894 104 re the crystal size of there produced TEA mordenite reveal nothing, has a repeat Examples of these patents show that the mordenite product especially large Crystals with a size of more than 1 μm and typically around 5 to 10 microns is.

Ein bei Flüssigphasenverfahren zur Herstellung von Alkylaromaten, wie Cumol und Ethylbenzol, existierendes Problem besteht darin, dass deren niedrigere Betriebstemperatur die Aktivitätsanforderungen des Katalysators insbesondere in der Transalkylierungsstufe erhöhen, und es war eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Aromatentransalkylierungskatalysator mit erhöhter Aktivität bereitzustellen.One in liquid phase method for the production of alkylaromatics, such as cumene and ethylbenzene, existing Problem is that their lower operating temperature the activity requirements of the catalyst, especially in the transalkylation step, and It was an object of the present invention to provide an aromatic transalkylation catalyst with elevated activity provide.

Insbesondere wurde jetzt unerwarteterweise gefunden, dass es durch Herstellung von TEA-Mordenit mit einer kontrollierten kleinen Kristallgröße von weniger als 0,5 μm möglich ist, ein Katalysator mit deutlich verbesserter Aktivität für die Flüssigphasenaromatentransalkylierung herzustellen.Especially was now unexpectedly found to be through production of TEA mordenite with a controlled small crystal size of less than 0.5 μm possible is a catalyst with significantly improved liquid phase aromatic transalkylation activity manufacture.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNGSUMMARY THE INVENTION

Gemäß einem Aspekt der Erfindung wird ein Verfahren zur Herstellung einer monoalkylierten aromatischen Verbindung bereitgestellt, bei dem eine polyalkylierte aromatische Verbindung in der flüssigen Phase und in der Gegenwart von TEA-Mordenit mit einer durchschnittlichen Kristallgröße von weniger als 0,5 μm umfassendem Transalkylierungskatalysator mit einer alkylierbaren aromatischen Verbindung in Kontakt gebracht wird, um eine monoalkylierte aromatische Verbindung herzustellen.According to one aspect of the invention, there is provided a process for preparing a monoalkylated aromatic compound comprising reacting a polyalkylated aromatic compound in the liquid phase and in the presence of TEA-mordenite having an average crystal size of less than 0.5 μm transalkylation catalyst with an alkylatable catalyst contacted aromatic compound to produce a monoalkylated aromatic compound.

Vorzugsweise besitzen die Alkylgruppen der polyalkylierten aromatischen Verbindung 1 bis 5 Kohlenstoffatome.Preferably have the alkyl groups of the polyalkylated aromatic compound 1 to 5 carbon atoms.

In einem weiteren Aspekt besteht die Erfindung in einem Verfahren zur Herstellung einer monoalkylierten aromatischen Verbindung, bei dem:

  • (a) eine alkylierbare aromatische Verbindung in der Gegenwart von Alkylierungskatalysator mit einem Alkylierungsmittel in Kontakt gebracht wird, um ein die monoalkylierte aromatische Verbindung und eine polyalkylierte aromatische Verbindung umfassendes Produkt bereitzustellen, und dann
  • (b) die polyalkylierte aromatische Verbindung aus Schritt (a) in der flüssigen Phase und in der Gegenwart von TEA-Mordenit mit einer durchschnittlichen Kristallgröße von weniger als 0,5 μm umfassendem Transalkylierungskatalysator mit der alkylierbaren aromatischen Verbindung in Kontakt gebracht wird, um eine monoalkylierte aromatische Verbindung herzustellen.
In a further aspect, the invention consists in a process for the preparation of a monoalkylated aromatic compound, in which:
  • (a) contacting an alkylatable aromatic compound in the presence of alkylating catalyst with an alkylating agent to provide a product comprising the monoalkylated aromatic compound and a polyalkylated aromatic compound, and then
  • (b) contacting the polyalkylated aromatic compound from step (a) in the liquid phase and in the presence of TEA mordenite with an average crystal size of less than 0.5 μm transalkylation catalyst with the alkylatable aromatic compound to form a monoalkylated to produce aromatic compound.

Vorzugsweise wird der Alkylierungsschritt (a) in der flüssigen Phase durchgeführt.Preferably the alkylation step (a) is carried out in the liquid phase.

Vorzugsweise schließt das Alkylierungsmittel eine alkylierende aliphatische Gruppe mit 1 bis 5 Kohlenstoffatomen ein.Preferably includes the alkylating agent is an alkylating aliphatic group 1 to 5 carbon atoms.

Vorzugsweise ist das Alkylierungsmittel Ethylen oder Propylen, und die alkylierbare aromatische Verbindung ist Benzol.Preferably the alkylating agent is ethylene or propylene, and the alkylating agent aromatic compound is benzene.

Vorzugsweise ist der Alkylierungskatalysator von Schritt (a) ausgewählt aus MCM-22, MCM-49, MCM-56 und Zeolith β.Preferably For example, the alkylation catalyst of step (a) is selected from MCM-22, MCM-49, MCM-56 and zeolite β.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNGDETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer monoalkylierten aromatischen Verbindung, vorzugsweise Ethylbenzol und Cumol, durch die Flüssigphasentransalkylierung des polyalkylierten Derivats mit einer alkylierbaren Verbindung, vorzugsweise Benzol. Bevorzugter beschäftigt sich die Erfindung mit einem Verfahren, bei dem der Flüssigphasentransalkylierungsschritt einem Alkylierungsschritt folgt, der ebenfalls in der flüssigen Phase durchgeführt werden kann und bei dem die alkylierbare Verbindung mit einem Alkylierungsmittel umgesetzt wird, vorzugsweise Ethylen und Propylen, um das geforderte monoalkylierte aromatische Endprodukt sowie das polyalkylierte Derivat herzustellen, das abgetrennt und in den Transalkylierungsschritt eingespeist wird.The The present invention relates to a process for the preparation of a monoalkylated aromatic compound, preferably ethylbenzene and cumene, by liquid phase transalkylation the polyalkylated derivative with an alkylatable compound, preferably benzene. More preferably, the invention deals with a method wherein the liquid phase transalkylation step followed by an alkylation step, which is also in the liquid phase carried out and wherein the alkylatable compound with an alkylating agent is reacted, preferably ethylene and propylene, to the required monoalkylated aromatic end product and the polyalkylated derivative prepared, separated and in the transalkylation step is fed.

Der Begriff „aromatisch" unter Bezug auf die hier brauchbaren alkylierbaren Verbindungen soll gemäß seinem in der Technik anerkannten Umfang verstanden werden, der alkylsubstituierte und unsubstituierte ein- und mehrkernige Verbindungen einschließt. Ein Heteroatom aufweisende Verbindungen mit einem aromatischen Charakter sind mit der Maßgabe ebenfalls brauchbar, dass sie unter den gewählten Reaktionsbedingungen nicht als Katalysatorgifte wirken.Of the Term "aromatic" with reference to the alkylatable compounds useful herein are to be used in accordance with his be understood in the art accepted scope, the alkyl-substituted and unsubstituted mono- and polynuclear compounds. One Heteroatom-containing compounds having an aromatic character are with the proviso also useful that they are under the chosen reaction conditions do not act as catalyst poisons.

Substituierte aromatische Verbindungen, die hier alkyliert werden können, müssen mindestens ein direkt an den aromatischen Kern gebundenes Wasserstoffatom besitzen. Die aromatischen Ringe können mit einer oder mehreren Alkyl-, Aryl-, Alkaryl-, Alkoxy-, Aryloxy-, Cycloalkyl-, Halogenid- und/oder anderen Gruppen substituiert sein, die die Alkylierungsreaktion nicht stören.substituted Aromatic compounds that can be alkylated here must be at least have a hydrogen atom bonded directly to the aromatic nucleus. The aromatic rings can with one or more alkyl, aryl, alkaryl, alkoxy, aryloxy, Be substituted by cycloalkyl, halide and / or other groups, which do not interfere with the alkylation reaction.

Geeignete aromatische Kohlenwasserstoffe schließen Benzol, Naphthalin, Anthracen, Naphthacen, Perylen, Coronen und Phenanthren ein, wobei Benzol bevorzugt ist.suitable aromatic hydrocarbons include benzene, naphthalene, anthracene, Naphthacene, perylene, coronene and phenanthrene, with benzene being preferred is.

Im Allgemeinen enthalten die Alkylgruppen, die als Substituenten an der aromatischen Verbindung vorhanden sein können, 1 bis 22 Kohlenstoffatome und üblicherweise 1 bis 8 Kohlenstoffatome, noch üblicher sind 1 bis 4 Kohlenstoffatome.in the Generally, the alkyl groups containing as substituents of the aromatic compound may be present, from 1 to 22 carbon atoms and usually 1 to 8 carbon atoms, more common 1 to 4 carbon atoms.

Geeignete alkylsubstituierte aromatische Verbindungen schließen Toluol, Xylol, Isopropylbenzol, n-Propylbenzol, α-Methylnaphthalin, Ethylenbenzol, Cumol, Mesitylen, Durol, p-Cymol, Butylbenzol, Pseudocumol, o-Diethylbenzol, m-Diethylbenzol, p-Diethylbenzol, Isoamylbenzol, Isohexylbenzol, Pentaethylbenzol, Pentamethylbenzol, 1,2,3,4-Tetraethylbenzol, 1,2,3,5-Tetramethylbenzol, 1,2,4-Triethylbenzol, 1,2,3-Trimethylbenzol, m-Butyltoluol, p-Butyltoluol, 3,5-Diethyltoluol, o-Ethyltoluol, p-Ethyltoluol, m-Propyltoluol, 4-Ethyl-m-xylol, Dimethylnaphthaline, Ethylnaphthalin, 2,3-Dimethylanthracen, 9-Ethylanthracen, 2-Methylanthracen, o-Methylanthracen, 9,10-Dimethylphenanthrene und 3-Methylphenanthren ein. Alkylaromatische Kohlenwasserstoffe mit höherem Molekulargewicht können ebenfalls als Ausgangsmaterialien verwendet werden und schließen aromatische Kohlenwasserstoffe ein, wie diejenigen, die durch die Alkylierung von aromatischen Kohlenwasserstoffen mit Olefinoligomeren hergestellt werden. Ein solches Produkt wird in der Technik häufig als Alkylat bezeichnet und schließt Hexylbenzol, Nonylbenzol, Dodecylbenzol, Pentadecylbenzol, Hexyltoluol, Nonyltoluol, Dodecyltoluol und Pentadecyltoluol ein. Alkylat wird sehr oft als hochsiedende Fraktion erhalten, bei der die an den aromatischen Kern gebundene Alkylgruppe in ihrer Größe von C6 bis C12 variiert. Wenn Cumol oder Ethylbenzol das gewünschte Produkt ist, produziert das vorliegende Verfahren akzeptabel wenig Nebenprodukte wie Xylole. Die Xylolproduktion kann in solchen Fällen weniger als 500 ppm betragen.Suitable alkyl-substituted aromatic compounds include toluene, xylene, isopropylbenzene, n-propylbenzene, α-methylnaphthalene, ethylenebenzene, cumene, mesitylene, durene, p-cymene, butylbenzene, pseudocumene, o-diethylbenzene, m-diethylbenzene, p-diethylbenzene, isoamylbenzene, isohexylbenzene , Pentaethylbenzene, pentamethylbenzene, 1,2,3,4-tetraethylbenzene, 1,2,3,5-tetramethylbenzene, 1,2,4-triethylbenzene, 1,2,3-trimethylbenzene, m-butyltoluene, p-butyltoluene, 3 , 5-diethyltoluene, o-ethyltoluene, p-ethyltoluene, m-propyltoluene, 4-ethyl-m-xylene, dimethylnaphthalenes, ethylnaphthalene, 2,3-dimethylanthracene, 9-ethylanthracene, 2-methylanthracene, o-methylanthracene, 9,10-dimethylphenanthrenes and 3-methylphenanthrene. Higher molecular weight alkyl aromatic hydrocarbons may also be used as starting materials and include aromatic hydrocarbons, such as those prepared by the alkylation of aromatic hydrocarbons with olefin oligomers. Such a product is often referred to in the art as alkylate and includes hexylbenzene, nonylbenzene, dodecylbenzene, pentadecylbenzene, hexyltoluene, nonyltoluene, dodecyltoluene and pentadecyltoluene. Alkylate is very often obtained as a high-boiling fraction in which the alkyl group bound to the aromatic nucleus varies in size from C 6 to C 12 . When cumene or ethylbenzene is the desired product, the present process produces acceptably few by-products such as xylenes. The xylene production in such cases may be less than 500 ppm.

Wesentliche Mengen an Benzol, Toluol und/oder Xylol enthaltendes Reformat stellt ein besonders brauchbares Einsatzmaterial für das erfindungsgemäße Alkylierungsverfahren dar.basics Amounts of benzene, toluene and / or xylene containing reformate provides a particularly useful feedstock for the alkylation process of the invention represents.

Die bei dem erfindungsgemäßen Verfahren brauchbaren Alkylierungsmittel schließen im Allgemeinen jedwede aliphatische oder aromatische organische Verbindung mit einer oder mehreren verfügbaren alkylierenden aliphatischen Gruppen ein, die zur Reaktion mit der alkylierbaren aromatischen Verbindung in der Lage ist oder sind, wobei die alkylierende Gruppe vorzugsweise von 1 bis 5 Kohlenstoffatome besitzt. Beispiele für geeignete Alkylierungsmittel sind Olefine, wie Ethylen, Propylen, die Butene und die Pentene, Alkohole (einschließlich Monoalkoholen, Dialkoholen und Trialkoholen) wie Methanol, Ethanol, die Propanole, die Butanole und die Pentanole, Aldehyde, wie Formaldehyd, Acetaldehyd, Propionaldehyd, Butylaldehyd und n-Valeraldehyd, und Alkylhalogenide, wie Methylchlorid, Ethylchlorid, die Propylchloride, die Butylchloride und die Pentylchloride.The in the method according to the invention useful alkylating agents generally include any aliphatic or aromatic organic compound with one or several available alkylating aliphatic groups that react with the alkylatable aromatic compound capable or are, wherein the alkylating group is preferably from 1 to 5 carbon atoms has. Examples of suitable Alkylating agents are olefins such as ethylene, propylene, the butenes and the pentenes, alcohols (including monoalcohols, dialcohols and trialcohols) such as methanol, ethanol, the propanols, the butanols and the pentanols, aldehydes such as formaldehyde, acetaldehyde, propionaldehyde, Butylaldehyde and n-valeraldehyde, and alkyl halides, such as methyl chloride, ethyl chloride, the propyl chlorides, the butyl chlorides and the pentyl chlorides.

Mischungen von leichten Olefinen sind bei dem erfindungsgemäßen Alkylierungsverfahren als Alkylierungsmittel besonders brauchbar. Entsprechend sind Mischungen von Ethylen, Propylen, Butenen und/oder Pentenen, die Hauptbestandteile einer Vielzahl von Raffinerieströmen sind, z. B. Brenngas, Ethylen, Propylen, usw. enthaltendes Abgas einer Gasanlage, leichte Olefine enthaltendes Abgas eines Naphthacrackers, FCC (fluid catalytic cracker, katalytischer Wirbelbettcracker)-Propan/Propylen-Raffinerieströme usw., hier als Alkylierungsmittel brauchbar. Zum Beispiel besitzt ein typischer leichter FCC-Olefinstrom die folgende Zusammensetzung:mixtures of light olefins are in the alkylation process according to the invention as Alkylating agent particularly useful. Corresponding are mixtures of ethylene, propylene, butenes and / or pentenes, the main constituents a variety of refinery streams are, for. As fuel gas, ethylene, propylene, etc. containing exhaust gas a gas plant, lightweight olefin-containing exhaust gas of a naphtha cracker, FCC (fluid catalytic crackers), propane / propylene refinery streams, etc. useful as alkylating agent here. For example, own one typical light FCC olefin stream has the following composition:

Figure 00060001
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Aus dem erfindungsgemäßen Verfahren erhältliche Reaktionsprodukte schließen Ethylbenzol aus der Reaktion von Benzol mit Ethylen, Cumol aus der Reaktion von Benzol mit Propylen, Ethyltoluol aus der Reaktion von Toluol mit Ethylen, Cymole aus der Reaktion von Toluol mit Propylen und sec-Butylbenzol aus der Reaktion aus Benzol mit n-Butenen ein.Out the method according to the invention available Close reaction products Ethylbenzene from the reaction of benzene with ethylene, cumene from the Reaction of benzene with propylene, ethyltoluene from the reaction of Toluene with ethylene, Cymole from the reaction of toluene with propylene and sec-butylbenzene from the reaction of benzene with n-butenes.

Das erfindungsgemäße Alkylierungsverfahren wird so durchgeführt, dass die organischen Reaktanden, das heißt die alkylierbare aromatische Verbindung und das Alkylierungsmittel, in einer geeigneten Reaktionszone, z. B. in einem ein Festbett der Katalysatorzusammensetzung enthaltenden Flussreaktor, unter wirksamen Alkylierungsbedingungen mit einem Alkylierungskatalysator in Kontakt gebracht werden. Solche Bedingungen schließen eine Temperatur von 0 °C bis 500 °C und vorzugsweise von 50 °C bis 250 °C, einen Druck von 20 bis 25.331 kPa und vorzugsweise von 507 bis 10.133 kPa, ein molares Verhältnis von alkylierbarer aromatischer Verbindung zu Alkylierungsmittel von 0,1 : 1 bis 50 : 1 und vorzugsweise von 0,5 : 1 bis 10 : 1 und einen stündlichen Einsatzmaterialmassendurchsatz (weight hourly space velocity, WHSV) von 0,1 bis 500 h–1, vorzugsweise 0,5 bis 100 h–1 ein.The alkylation process according to the invention is carried out so that the organic reactants, that is the alkylatable aromatic compound and the alkylating agent, in a suitable reaction zone, for. In a flow reactor containing a fixed bed of the catalyst composition, under effective alkylation conditions with an alkylation catalyst. Such conditions include a temperature of 0 ° C to 500 ° C, and preferably from 50 ° C to 250 ° C, a pressure of 20 to 25,331 kPa, and preferably 507 to 10,133 kPa, a molar ratio of alkylatable aro matic compound to alkylating agent of 0.1: 1 to 50: 1 and preferably 0.5: 1 to 10: 1 and an hourly space velocity (WHSV) of 0.1 to 500 h -1 , preferably 0 , 5 to 100 h -1 .

Die Reaktanten können entweder in der Dampfphase oder in der flüssigen Phase sein und können unverdünnt sein, das heißt frei von einer gewollten Vermischung oder Verdünnung mit anderen Materialien sein, oder sie können mit der Unterstützung von Trägergasen oder Verdünnungsmitteln, wie beispielsweise Wasserstoff oder Stickstoff, mit der Zeolithkatalysatorzusammensetzung in Kontakt gebracht werden.The Reactants can either in the vapor phase or in the liquid phase and can be undiluted, this means free from intentional mixing or dilution with other materials be, or you can with the support of carrier gases or diluents, such as hydrogen or nitrogen, with the zeolite catalyst composition be brought into contact.

Wenn Benzol mit Ethylen alkyliert wird, um Ethylbenzol herzustellen, kann die Alkylierungsreaktion in der flüssigen Phase durchgeführt werden. Geeignete Flüssigphasenbedingungen schließen eine Temperatur von 150 °C bis 316 °C, vorzugsweise von 205 °C bis 260 °C, einen Druck bis 20.875 kPa, vorzugsweise von 2.860 bis 5.600 kPa, einen Durchsatz von 0,1 bis 20 WHSV, vorzugsweise von 1 bis 6 WHSV, bezogen auf das Ethyleneinsatzmaterial, und ein Molverhältnis von Benzol zu dem Ethylen in dem Alkylierungsreaktor von 1 : 1 bis 30 : 1, vorzugsweise von 1 : 1 bis 10 : 1 ein.If Benzene is alkylated with ethylene to produce ethylbenzene, For example, the alkylation reaction can be carried out in the liquid phase. Suitable liquid phase conditions shut down a temperature of 150 ° C up to 316 ° C, preferably from 205 ° C up to 260 ° C, a pressure of up to 20,875 kPa, preferably from 2,860 to 5,600 kPa, a throughput of 0.1 to 20 WHSV, preferably 1 to 6 WHSV, based on the ethylene feed, and a molar ratio of Benzene to the ethylene in the alkylation reactor from 1: 1 to 30 : 1, preferably from 1: 1 to 10: 1.

Wenn Benzol mit Propylen alkyliert wird, um Cumol herzustellen, kann die Reaktion ebenfalls unter Flüssigphasenbedingungen stattfinden, einschließlich einer Temperatur bis zu 250 °C, z.B. bis zu 150 °C, z.B. von 10 °C bis 125 °C, einem Druck von 25.331 kPa oder weniger, z.B. 101 bis 3.040 kPa, und einem stündlichen Massendurchsatz (WHSV) von aromatischem Kohlenwasserstoff von 5 h–1 bis 250 h–1, vorzugsweise von 5 h–1 bis 50 h–1.When benzene is alkylated with propylene to produce cumene, the reaction may also take place under liquid phase conditions, including a temperature up to 250 ° C, eg up to 150 ° C, eg from 10 ° C to 125 ° C, a pressure of 25,331 kPa or less, eg 101 to 3040 kPa, and an hourly mass flow rate (WHSV) of aromatic hydrocarbon from 5 h -1 to 250 h -1 , preferably from 5 h -1 to 50 h -1 .

Der Alkylierungskatalysator ist ein kristallines Molekularsieb und vorzugsweise ausgewählt aus MCM-22 (im Detail in der US-A-4 954 325 beschrieben), MCM-49 (im Detail in der US-A-5 236 575 beschrieben), MCM-56 (im Detail in der US-A-5 362 697 beschrieben) und Zeolith β (im Detail in der US-A-3 308 069 beschrieben). Das Molekularsieb kann auch auf konventionelle Weise mit einem Oxidbindemittel, wie Aluminiumoxid, so kombiniert werden, dass der Endalkylierungskatalysator 2 bis 80 Gew.-% Sieb enthält.Of the Alkylation catalyst is a crystalline molecular sieve and preferably selected from MCM-22 (described in detail in US-A-4,954,325), MCM-49 (described in detail in US Pat. No. 5,236,575), MCM-56 (in detail in US-A-5,362,697) and zeolite β (described in detail in US-A-3,308 069 described). The molecular sieve can also be used on conventional Way combined with an oxide binder, such as alumina, so be that the Endalkylierungskatalysator 2 to 80 wt .-% sieve contains.

Der Alkylierungsreaktorabstrom enthält das überschüssige aromatische Einsatzmaterial, monoalkyliertes Produkt, polyalkylierte Produkte und verschiedene Verunreinigungen. Das aromatische Einsatzmaterial wird durch Destillation zurückgewonnen und in den Alkylierungsreaktor zurückgeführt. Üblicherweise wird ein geringer Abstrom aus dem Rückführstrom entnommen, um nichtreaktive Verunreinigungen aus dem Kreislauf zu eliminieren. Die Sumpfprodukte aus der Benzoldestillation werden weiter destilliert, um monoalkyliertes Produkt von polyalkylierten Produkten und anderen schweren Materialien abzutrennen.Of the Alkylierungsreaktorabstrom contains the excess aromatic Feedstock, monoalkylated product, polyalkylated products and various impurities. The aromatic feedstock is recovered by distillation and recycled to the alkylation reactor. Usually, a lower Outflow from the recycle stream taken to non-reactive impurities from the circulation too eliminate. The bottoms from the baltic distillation are further distilled to monoalkylated product of polyalkylated Products and other heavy materials.

Die von dem Alkylierungsreaktorabstrom abgetrennten polyalkylierten Produkte werden in einen Transalkylierungsreaktor über einem geeigneten Transalkylierungskatalysator mit zusätzlichem aromatischem Einsatzmaterial umgesetzt. Erfindungsgemäß ist der Transalkylierungskatalysator eine bestimmte, kleinkristalline Form von TEA-Mordenit, das heißt ein aus einer Tetraethylammonium-Steuerungsmittel umfassenden Reaktionsmischung hergestellter synthetischer Mordenit. TEA-Mordenit ist in den US-A-3 766 093 und US-A-3 894 104 offenbart, wie in den folgenden Beispielen gezeigt ist, führen die in diesen Patentschriften beschriebenen bestimmten Syntheseregimes aber zur Herstellung von aus vor allem großen Kristallen mit einer Größe von mehr als 1 μm und typischerweise um 5 bis 10 μm zusammengesetztem Mordenitprodukt. Es wurde jetzt gefunden, dass eine Steuerung der Synthese, sodass der erhaltene TEA-Mordenit eine durchschnittliche Kristallgröße von weniger als 0,5 μm hat, zu einem Katalysator mit deutlich erhöhter Aktivität für die Flüssigphasenaromatentransalkylierung führt.The separated from the Alkylierungsreaktorabstrom polyalkylated Products are transformed into a transalkylation reactor via a suitable transalkylation catalyst with additional aromatic feedstock implemented. According to the invention Transalkylation a certain, small crystalline form from TEA-mordenite, that is one from a tetraethylammonium control agent synthetic reaction mixture prepared synthetic mordenite. TEA mordenite is disclosed in US-A-3,766,093 and US-A-3,894,104, As shown in the following examples, those disclosed in these patents but described for the production of from above all big ones Crystals with a size of more than 1 μm and typically composed by 5 to 10 microns Mordenitprodukt. It has now been found that a control of Synthesis, so that the obtained TEA-mordenite an average Crystal size of less than 0.5 μm has, to a catalyst with significantly increased activity for the liquid phase aromatic transalkylation leads.

Der notwendige kleinkristalline TEA-Mordenit kann durch Kristallisation aus einer Synthesemischung mit einer molaren Zusammensetzung innerhalb der folgenden Bereiche hergestellt werden.Of the necessary small-crystalline TEA-mordenite can be obtained by crystallization from a synthesis mixture with a molar composition within the following areas are produced.

Figure 00090001
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Die Kristallisation wird bei einer Temperatur von 90 bis 200 °C für einen Zeitraum von 6 bis 180 Stunden durchgeführt. Der erhaltene TEA-Mordenit kann auf konventionelle Weise mit einem Oxidbindemittel, wie Aluminiumoxid, kombiniert werden, sodass der Endtransalkylierungskatalysator von 2 bis 80 Gew.-% Sieb enthält.The crystallization is carried out at a temperature of 90 to 200 ° C for a period of 6 to 180 hours the performed. The resulting TEA mordenite may be combined in a conventional manner with an oxide binder such as alumina such that the final transalkylation catalyst contains from 2 to 80% by weight sieve.

Die erfindungsgemäße Transalkylierungsreaktion wird in der flüssigen Phase unter geeigneten Bedingungen so durchgeführt, dass die polyalklyierten Aromaten mit dem zusätzlichen aromatischen Einsatzmaterial reagieren, um zusätzliches monoalkyliertes Produkt herzustellen. Geeignete Transalkylierungsbedingungen schließen eine Temperatur von 100 bis 260 °C, einen Druck von 1.000 bis 5.000 kPa, einen stündlichen Massendurchsatz von 1 bis 10, bezogen auf Gesamteinsatzmaterial, und ein Benzol/polyalkyliertes Benzol-Gewichtsverhältnis von 1 : 1 bis 6 : 1 ein.The Transalkylation reaction according to the invention will be in the liquid Phase under suitable conditions so that the polyalklyated Aromatics with the additional aromatic feed react to additional monoalkylated product manufacture. Suitable transalkylation conditions include Temperature from 100 to 260 ° C, a pressure of 1,000 to 5,000 kPa, an hourly mass flow rate of 1 to 10, based on total feedstock, and a benzene / polyalkylated one Benzene-weight ratio from 1: 1 to 6: 1.

Wenn die polyalkylierten Aromaten Polyethylbenzole sind und mit Benzol umgesetzt werden, um Ethylbenzol herzustellen, schließen die Transalkylierungsbedingungen vorzugsweise eine Temperatur von 220 bis 260 °C, einen Druck von 2.000 bis 3.000 kPa, einen stündlichen Massendurchsatz von 2 bis 6, bezogen auf Gesamteinsatzmaterial, und ein Benzol/Polyethylbenzole (PEB)-Gewichtsverhältnis von 2 : 1 bis 6 : 1 ein.If the polyalkylated aromatics are polyethylbenzenes and with benzene be reacted to produce ethylbenzene include the Transalkylation conditions preferably a temperature of 220 to 260 ° C, a pressure of 2,000 to 3,000 kPa, an hourly mass flow rate of 2 to 6, based on total feedstock, and a benzene / polyethylbenzenes (PEB) weight ratio from 2: 1 to 6: 1.

Wenn die polyalkylierten Aromaten Polypropylbenzole sind und mit Benzol umgesetzt werden, um Cumol herzustellen, schließen die Transalkylierungsbedingungen vorzugsweise eine Temperatur von 100 bis 200 °C, einen Druck von 2.000 bis 3.000 kPa, einen stündlichen Massendurchsatz von 1 bis 10, bezogen auf Gesamteinsatzmaterial, und ein Benzol/Polyisopropylbenzol(PIPB)-Gewichtsverhältnis von 1 : 1 bis 6 : 1 ein.If the polyalkylated aromatics are polypropylbenzenes and with benzene reacted to produce cumene, close the transalkylation conditions preferably a temperature of 100 to 200 ° C, a pressure of 2,000 to 3,000 kPa, an hourly Mass flow rate from 1 to 10, based on total feed material, and a benzene / polyisopropylbenzene (PIPB) weight ratio of 1: 1 to 6: 1.

Der Abstrom aus dem Transalkylierungsreaktor wird mit Alkylierungsreaktorabstrom gemischt und der kombinierte Strom destilliert, um das gewünschte monoalkylierte Produkt abzutrennen.Of the Downstream from the transalkylation reactor is effluent with alkylation reactor mixed and the combined stream distilled to the desired monoalkylated To separate product.

Die Erfindung wird unter Bezug auf die folgenden Beispiele beschrieben.The The invention will be described with reference to the following examples.

Beispiel 1example 1

Es wurde eine Synthesemischung hergestellt, die Wasser, gefällte Kieselsäure, Aluminiumsulfatlösung, Natriumhydroxid und Tetraethylammoniumbromid umfasste und die folgende molare Zusammensetzung besaß (bezogen auf Aluminiumoxid = 1): Siliciumdioxid = 39,7 Na2O = 7,3 SO4 2– = 2,9 TEA = 12,3 Wasser = 370 A synthesis mixture comprising water, precipitated silica, aluminum sulphate solution, sodium hydroxide and tetraethylammonium bromide and having the following molar composition (based on aluminum oxide = 1) was prepared: silica = 39.7 Na 2 O = 7.3 SO 4 2- = 2.9 TEA = 12.3 water = 370

Die Synthesemischung wurde bei 149 °C unter Rühren bei 90 UpM 40 bis 44 Stunden lang kristallisiert. Der erhaltene TEA-Mordenit wurde durch Filtrieren isoliert, gewaschen und getrocknet, und es wurde gefunden, dass er eine Kristallgröße gemäß Rasterelektronenmikroskopie von < 0,5 μm besaß.The Synthesis mixture was at 149 ° C with stirring crystallized at 90 rpm for 40 to 44 hours. The obtained TEA mordenite was isolated by filtration, washed and dried, and it was found to be a crystal size according to scanning electron microscopy of <0.5 μm.

Beispiel 2 (Vergleich)Example 2 (comparison)

Gemäß Beispiel 10 der US-A-4 052 472 wurde aus einer Synthesemischung der folgenden molaren Zusammensetzung: 30 SiO2, 1 Al2O3, 7,5 Na2O, 6,3 TEA (Bromid) und 310 H2O TEA-Mordenitmaterial hergestellt. Die Synthesemischung wurde (unter Rühren bei 200 UpM) bei 174 °C 72 Stunden lang kristallisiert. Der erhaltene TEA-Mordenit wurde durch Filtrieren isoliert, gewaschen und getrocknet, und es wurde gefunden, dass er vornehmlich eine Kristallgröße gemäß Rasterelektronenmikroskopie von > 5 μm besaß.According to Example 10 of US-A-4 052 472, a synthesis mixture of the following molar composition was prepared: 30 SiO 2 , 1 Al 2 O 3 , 7.5 Na 2 O, 6.3 TEA (bromide) and 310 H 2 O TEA -Mordenitmaterial made. The synthesis mixture was crystallized (with stirring at 200 rpm) at 174 ° C for 72 hours. The TEA mordenite obtained was isolated by filtration, washed and dried, and found to have a crystal size of> 5 μm by scanning electron microscopy.

Beispiel 3 (Vergleich)Example 3 (comparison)

Gemäß Beispiel 8 der US-A-3 766 093 wurde TEA-Mordenitmaterial hergestellt, außer dass 25,5 % Al2O3 und 19,5 % Na2O enthaltende Natriumaluminatlösung verwendet wurde. Die Synthesemischung besaß die folgende molare Zusammensetzung: 30 SiO2, 1 Al2O3, 4,4 Na2O, 6,2 TEA-Chlorid und 310 H2O und wurde bei 171 °C unter Rühren mit 200 UpM 138 Stunden lang kristallisiert. Der erhaltene TEA-Mordenit wurde durch Filtrieren isoliert, gewaschen und getrocknet, und es wurde gefunden, dass er eine Kristallgröße gemäß Rasterelektronenmikroskopie von > 5 μm besaß.TEA mordenite material was prepared according to Example 8 of US-A-3,766,093 except that sodium aluminate solution containing 25.5% Al 2 O 3 and 19.5% Na 2 O was used. The synthesis mixture had the following molar composition: 30 SiO 2 , 1 Al 2 O 3 , 4.4 Na 2 O, 6.2 TEA chloride, and 310 H 2 O, and was stirred at 171 ° C with stirring at 200 rpm for 138 hours crystallized. The obtained TEA mordenite was isolated by filtration, washed and dried, and found to have a crystal size of> 5 μm according to scanning electron microscopy.

Beispiel 4Example 4

Aus den in den obigen Beispielen 1 bis 3 hergestellten Zeolithmaterialien wurden Transalkylierungskatalysatoren hergestellt, indem jeweils mit 35 % Aluminiumoxid-Bindemittel und Wasser gemischt wurde und dann das Gemisch in zylindrische Form mit 0,16 cm (1/16 Zoll) extrudiert wurde. Die Extrudate wurden dann in Stickstoff bei 540 °C vorcalciniert, danach mit 1 N NH4NO3 ionenausgetauscht und in Luft bei 540 °C calciniert, um die Zeolithe in die Wasserstoffform umzuwandeln.From the zeolite materials prepared in Examples 1 to 3 above, transalkylation catalysts were prepared by mixing each with 35% alumina binder and water and then extruding the mixture into 0.16 cm (1/16 inch) cylindrical mold. The extrudates were then precalcined in nitrogen at 540 ° C, then ion exchanged with 1N NH 4 NO 3 and calcined in air at 540 ° C to convert the zeolites to the hydrogen form.

Eine Benzol (150 g), Diisopropylbenzol (50 g) und 8 g des aus dem kleinkristallinen TEA-Mordenit von Beispiel 1 hergestellten Transalkylierungskatalysators umfassende Mischung wurde in einem Parr-Autoklaven bei 204 °C, 2.170 kPa und 300 UpM 7 h lang umgesetzt. Nach 1, 3, 5 und 7 Stunden wurde eine kleine Probe des Produkts genommen und durch Gaschromatographie analysiert. Der obige Test wurde mit den aus den Zeolithen der Beispiele 2 und 3 hergestellten Katalysatoren wiederholt. Die Ergebnisse der drei Tests sind in Tabelle 1 zusammengefasst, aus der ersichtlich ist, dass der erfindungsgemäße Katalysator signifikant wirksamer als die vorbekannten Materialien ist.A Benzene (150 g), diisopropylbenzene (50 g) and 8 g of the small-crystalline TEA mordenite prepared from Example 1 Transalkylierungskatalysators Comprehensive mixture was made in a Parr autoclave at 204 ° C, 2,170 kPa and 300 rpm for 7 hours. After 1, 3, 5 and 7 hours was taken a small sample of the product and by gas chromatography analyzed. The above test was done with those from the zeolites of the examples 2 and 3 catalysts prepared repeated. The results of three tests are summarized in Table 1, from which it can be seen is that the catalyst of the invention is significantly more effective than the previously known materials.

Tabelle 1

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Table 1
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Claims (10)

Verfahren zur Herstellung von monoalkylierter aromatischer Verbindung, bei dem polyalkylierte aromatische Verbindung in der flüssigen Phase und in Gegenwart von TEA-Mordenit mit einer durchschnittlichen Kristallgröße von weniger als 0,5 μm umfassendem Transalkylierungskatalysator mit alkylierbarer aromatischer Verbindung in Kontrakt gebracht wird, um monoalkylierte aromatische Verbindung herzustellen.Process for the preparation of monoalkylated aromatic compound in which polyalkylated aromatic compound in the liquid Phase and in the presence of TEA mordenite with an average crystal size of less than 0.5 μm comprehensive Transalkylierungskatalysator with alkylierbarer aromatic Compound is brought to monoalkylated aromatic Make connection. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem die Alkylgruppen der polyalkylierten aromatischen Verbindung 1 bis 5 Kohlenstoffatome besitzen.The method of claim 1, wherein the alkyl groups the polyalkylated aromatic compound has from 1 to 5 carbon atoms have. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem die polyalkylierte aromatische Verbindung ausgewählt ist aus Polyethylbenzol und Polyisopropylbenzol, und die alkylierbare aromatische Verbindung Benzol ist.The method of claim 1, wherein the polyalkylated selected aromatic compound is made of polyethylbenzene and polyisopropylbenzene, and the alkylatable aromatic compound is benzene. Verfahren zur Herstellung von monoalkylierter aromatischer Verbindung, bei dem: (a) alkylierbare aromatische Verbindung in Gegenwart von Alkylierungskatalysator mit Alkylierungsmittel in Kontakt gebracht wird, um die monoalkylierte aromatische Verbindung und polyalkylierte aromatische Verbindung umfassendes Produkt bereitzustellen, und dann (b) die polyalkylierte aromatische Verbindung aus Schritt (a) in der flüssigen Phase und in Gegenwart von TEA-Mordenit mit einer durchschnittlichen Kristallgröße von weniger als 0,5 μm umfassendem Transalkylierungskatalysator mit der alkylierbaren aromatischen Verbindung in Kontakt gebracht wird, um monoalkylierte aromatische Verbindung herzustellen.Process for the preparation of monoalkylated aromatic Compound in which: (a) alkylatable aromatic compound in the presence of alkylating catalyst with alkylating agent is brought into contact with the monoalkylated aromatic compound and to provide a product comprising polyalkylated aromatic compound, and then (b) the polyalkylated aromatic compound Step (a) in the liquid Phase and in the presence of TEA mordenite with an average Crystal size of less than 0.5 μm comprehensive transalkylation catalyst with the alkylatable aromatic Compound is brought to monoalkylated aromatic Make connection. Verfahren nach Anspruch 4, bei dem der Alkylierungsschritt (a) in der flüssigen Phase durchgeführt wird.The method of claim 4, wherein the alkylating step (a) in the liquid Phase performed becomes. Verfahren nach Anspruch 4, bei dem das Alkylierungsmittel eine alkylierende aliphatische Gruppe mit 1 bis 5 Kohlenstoffatomen einschließt.The method of claim 4, wherein the alkylating agent an alkylating aliphatic group having 1 to 5 carbon atoms includes. Verfahren nach Anspruch 4, bei dem das Alkylierungsmittel Ethylen oder Propylen ist und die alkylierbare aromatische Verbindung Benzol ist.The method of claim 4, wherein the alkylating agent Ethylene or propylene and the alkylatable aromatic compound Benzene is. Verfahren nach Anspruch 4, bei dem der Alkylierungskatalysator von Schritt (a) ausgewählt ist aus MCM-22, MCM-49, MCM-56 und Zeolith β.The method of claim 4, wherein the alkylation catalyst selected from step (a) is from MCM-22, MCM-49, MCM-56 and zeolite β. Verfahren nach Anspruch 4, bei dem Schritt (a) bei einer Temperatur von 150 °C bis 316 °C, einem Druck bis 20.875 kPa, einer Raumgeschwindigkeit von etwa 0,1 bis 20 WHSV (stündlicher Massendurchsatz), bezogen auf das Ethyleneinsatzmaterial, und einem Molverhältnis von Benzol zu Ethylen von 1 : 1 bis 30 : 1 durchgeführt wird.The method of claim 4, wherein step (a) is at a temperature of 150 ° C to 316 ° C, a pressure to 20,875 kPa, a space velocity of about 0.1 to 20 WHSV (hourly mass flow rate) based on the ethylene feed, and a molar ratio of benzene to ethylene of 1: 1 to 30: 1. Verfahren nach Anspruch 4, bei dem Schritt (b) bei einer Temperatur von 100 bis 200 °C, einem Druck von 1.000 bis 5.000 kPa, einem stündlichen Massendurchsatz von 1 bis 10, bezogen auf gesamtes Einsatzmaterial, und einem Benzol/polyalkyliertes Benzol-Gewichtsverhältnis von 1 : 1 bis 6 : 1 durchgeführt wird.The method of claim 4, wherein step (b) is at a temperature of 100 to 200 ° C, a pressure of 1,000 to 5,000 kPa, an hourly mass flow rate of 1 to 10, based on total feed, and a benzene / polyalkylated Benzene-weight ratio from 1: 1 to 6: 1 becomes.
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